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Diese Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Verfahren und ein Gerät zum Anlassen einer solchen Maschine.
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Derzeit sind 12 V-Anlassermotoren und verbesserte 12 V-Anlassermotoren die kostenwirksamsten Maschinenanlassvorrichtungen. Ein verbesserter Anlassermotor hat die Fähigkeit, während einer 10-jährigen Fahrzeuglebensdauer mit 150.000 Meilen etwa 300.000 Anlassvorgänge zu liefern. Das Hohlrad, in das der Anlassermotor eingreift, hat die Fähigkeit, über dieselbe 10-jährige Fahrzeuglebensdauer mit 150.000 Meilen etwa 400.000 Anlassvorgänge zu liefern.
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Bei modernen Mikrohybrid-, Mild-Hybrid, Voll-Hybrid oder Hybrid-Plug-in-Fahrzeugen, sind Stopp-Startvorgänge der Maschine erforderlich, wenn das Fahrzeug stillsteht und wenn es fährt. Die erforderliche Anzahl von Maschinenanlassvorgängen während einer typischen 10-Jahres-Fahrzeuglebensdauer mit 150.000 Meilen ist größer als entweder ein verbesserter Anlassermotor oder ein abnutzungsoptimiertes Hohlrad in der Lage sind zu liefern, und kosteneffektive Alternativen sind nicht verfügbar.
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In der
DE 10 2010 030 398 A1 wird eine Startvorrichtung mit mehreren Startermotoren zum Starten einer Brennkraftmaschine beschrieben, wobei eine Startersteuerung einen, mehrere oder alle Startermotoren in Abhängigkeit von definierten Betriebszuständen ansteuert.
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In der
DE 198 52 085 C1 wird eine Startvorrichtung beschrieben, wobei vorgesehen ist, zu Beginn eines Startvorgangs einen ersten Starter zu aktivieren, der über einen Anlasszahnkranz ein Drehmoment auf die Brennkraftmaschine überträgt, und bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl einen zweiten Starter zu aktivieren, der zum Beschleunigen auf eine Solldrehzahl ein anderes Drehmoment über den Anlasszahnkranz überträgt. Alternativ wird nur einen Starter verwendet, der zu Beginn über einen ersten Anlasszahnkranz ein Drehmoment und dann über einen zweiten Anlasszahnkranz ein anderes Drehmoment auf die Brennkraftmaschine überträgt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Anlassen einer Maschine und ein Gerät zum Anlassen einer Maschine bereitzustellen, die gesteigerte Lebensdauer auf wirtschaftliche Art bereitstellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Anlassen einer Maschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bereitgestellt, die ein Anlassgerät hat, das zwei Anlasserhohlräder mit jeweils mindestens zwei Anlassermotoren aufweist, wobei das Verfahren das Teilen des Anlassens der Maschine zwischen den Anlassermotoren aufweist, um die Abnutzung der Anlassermotoren auszugleichen und die Anzahl von Maschinenanlassvorgängen, die von jedem Anlassermotor ausgeführt wird, zu verringern.
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Die Anzahl von Anlassvorgängen, die von jedem Anlassermotor ausgeführt wird, kann gleich der Gesamtanzahl ausgeführter Maschinenanlassvorgänge, geteilt durch die Gesamtanzahl der aktiven Anlassermotoren sein.
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Die Anzahl von Anlassvorgängen, die von jedem Anlassermotor ausgeführt wird, kann gleich der Gesamtanzahl in einer Zeitspanne ausgeführter Maschinenanlassvorgänge, geteilt durch die Gesamtanzahl in der Zeitspanne der aktiven Anlassermotoren sein.
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Kein aktiver Anlassermotor kann für zwei aufeinanderfolgende Maschinenanlassvorgänge verwendet werden.
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Jeder Anlassermotor kann in ein Hohlrad einrückbar sein, um die Maschine anzulassen, und kann ein jeweiliges Abnutzungsmuster auf dem Hohlrad erzeugen, und die Anlassermotoren können derart positioniert sein, dass sie das Überlagern zwischen den jeweiligen Abnutzungsmustern, die von den Anlassermotoren erzeugt werden, minimieren.
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Es kann einen ersten und einen zweiten Anlassermotor geben, und die zwei Anlassermotoren können in einer abwechselnden Abfolge verwendet werden.
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Das Verfahren kann ferner das Prüfen aufweisen, ob die Maschine im Anschluss an den Gebrauch eines jeweiligen Anlassermotors angelassen ist, und, wenn die Maschine von dem jeweiligen Anlassermotor nicht angelassen wurde, den anderen Anlassermotor verwenden, um die Maschine anzulassen und den jeweiligen versagenden Anlassermotor zu deaktivieren.
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Das Verfahren kann ferner das Bereitstellen einer Warnung, dass der jeweilige Anlassermotor versagt hat, zu einem Benutzer der Maschine vorsehen.
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Das Verfahren kann ferner das Bereitstellen einer Warnung über ein gesamtes Systemversagen zu einem Benutzer der Maschine aufweisen, wenn alle Anlassermotoren beim Anlassen der Maschine versagt haben.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Gerät zum Anlassen einer Verbrennungsmaschine vorgesehen, das ein Schwungrad hat, das mit einer Kurbelwelle der Maschine verbunden ist, wobei das Gerät ein Anlasserhohlrad aufweist, das an dem Schwungrad befestigt ist, mindestens zwei Anlassermotoren, die jeweils ein Ritzel zum selektiven Einrücken mit dem Hohlrad und eine elektronische Steuervorrichtung zum Steuern des Betriebs der Anlassermotoren aufweisen, wobei die elektronische Steuervorrichtung betrieben werden kann, um die Anlassermotoren in einer vordefinierten Abfolge zu verwenden, um die Abnutzung der Anlassermotoren auszugleichen und die Anzahl von Anlassvorgängen, die von jedem Anlassermotor ausgeführt wird, zu verringern.
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Die elektronische Steuervorrichtung kann die Anlassermotoren derart betreiben, dass die Anzahl von Anlassvorgängen, die von jedem Anlassermotor ausgeführt wird, gleich der Gesamtanzahl der ausgeführten Maschinenanlassvorgänge geteilt durch die Gesamtanzahl der aktiven Anlassermotoren ist.
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Kein aktiver Anlassermotor kann für zwei aufeinanderfolgende Maschinenanlassvorgänge verwendet werden.
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Jeder Anlassermotor kann in das Hohlrad einrückbar sein, um die Maschine anzulassen, und kann ein jeweiliges Abnutzungsmuster auf dem Hohlrad erzeugen, und die Anlassermotoren können derart positioniert sein, dass sie das Überlagern zwischen den jeweiligen Abnutzungsmustern, die von den Anlassermotoren erzeugt werden, minimieren.
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Es kann einen ersten und einen zweiten Anlassermotor geben, und die zwei Anlassermotoren können in einer abwechselnden Abfolge verwendet werden.
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Die Maschine kann eine Vierzylinder-, Viertaktmaschine sein und der zweite Anlassermotor kann in Bezug auf die Position des ersten Anlassermotors an einem Winkel in dem Bereich von 60 bis 120 Grad gemessen in die Drehrichtung des Hohlrads positioniert sein, um das Überlagern der jeweiligen Abnutzungsmuster, die von den zwei Anlassermotoren erzeugt werden, zu minimieren.
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Die Maschine kann eine Vierzylinder-, Viertaktmaschine sein und der zweite Anlassermotor kann in Bezug auf die Position des ersten Anlassermotors an einem Winkel in dem Bereich von 240 bis 300 Grad gemessen in die Drehrichtung des Hohlrads positioniert sein, um das Überlagern der jeweiligen Abnutzungsmuster, die von den zwei Anlassermotoren erzeugt werden, zu minimieren.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Gerät zwei Anlasserhohlräder aufweist, die an dem Schwungrad befestigt sind, und mindestens zwei Anlassermotoren, die jeweils zu jedem Hohlrad gehören, wobei jeder Anlassermotor ein Ritzel zum selektiven Einrücken in das jeweilige Hohlrad hat, und die elektronische Steuervorrichtung den Betrieb der Anlassermotoren steuert, um die Abnutzung der Anlassermotoren auszugleichen und die Anzahl der Maschinenanlassvorgänge, die von jedem Anlassermotor ausgeführt wird, zu verringern.
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Die elektronische Steuervorrichtung kann ferner betrieben werden, um zu prüfen, ob die Maschine im Anschluss an den Gebrauch eines jeweiligen Anlassermotors angelassen ist, und, wenn die Maschine von dem jeweiligen Anlassermotor nicht angelassen wurde, verwendet sie den anderen Anlassermotor, um die Maschine anzulassen und deaktiviert den jeweiligen versagenden Anlassermotor.
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Die elektronische Steuervorrichtung kann ferner betrieben werden, um eine Warnung, dass der jeweilige Anlassermotor versagt hat, zu einem Benutzer der Maschine bereitzustellen.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das ein Gerät hat, das in Übereinstimmung mit dem zweiten Aspekt der Erfindung gebaut ist.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erhöhen der Lebensdauer eines Anlasserhohlrads eines Geräts gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, das den Gebrauch eines ersten Anlassermotors in einer ersten Position für eine vorbestimmte Anzahl von Maschinenanlassvorgängen aufweist und dann das Ersetzen des Anlassermotors durch einen Ersatzanlassermotor, der derart positioniert ist, dass er ein Abnutzungsmuster erzeugt, das minimal mit einem Abnutzungsmuster, das von dem ersten Anlassermotor erzeugt wird, überlagert ist.
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Das Verfahren kann ferner den Gebrauch eines ersten Paars von Anlassermotoren in jeweiligen ersten Positionen während einer vordefinierten Anzahl von Maschinenanlassvorgängen verwenden und dann das erste Paar von Anlassermotoren mit einem Ersatzpaar von Anlassermotoren ersetzen, das positioniert ist, um Abnutzungsmuster zu erzeugen, die minimale Überlagerung mit Abnutzungsmustern haben, die von dem ersten Paar Anlassermotoren erzeugt wurden.
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Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von welchen:
- 1a eine schematische Draufsicht eines Kraftfahrzeugs gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist, die ein Maschinenanlassgerät gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung hat,
- 1b eine schematische Draufsicht ist, die eine Maschine und ein Getriebe, die Teil des Kraftfahrzeugs, das in 1a gezeigt ist, sind, in einem größeren Maßstab zeigt, wenn das Kraftfahrzeug als ein paralleles Hybridfahrzeug konfiguriert ist,
- 2a eine schematische Endansicht der Maschine des Kraftfahrzeugs ist, das in den 1a und 1b gezeigt ist, in die Richtung des Pfeils „X“ auf 1a,
- 2b eine schematische Seitenansicht in die Richtung des Pfeils „Y“ auf 2a eines Teils des Maschinenanlassgeräts ist,
- 2c eine schematische Darstellung der Lage und der dazugehörenden Anlassermotorabnutzungspositionen für das Maschinenanlassgerät, das in den 1a bis 2b gezeigt ist, ist,
- 3 eine schematische Darstellung ähnlich wie 2c ist, die bevorzugte Anlassermotorlagen für eine Vierzylinder-, Viertaktmaschine zeigt,
- 4a eine schematische Seitenansicht der Vierzylindermaschine ist, auf die sich die 2c und 3 beziehen,
- 4b eine Endansicht in die Richtung des Pfeils „Z“ auf 4a der in 4a gezeigten Maschine ist,
- 5 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Duplexhohlringeinrichtung für den Gebrauch in einem erfindungsgemäßen Maschinenanlassgerät ist,
- 6 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Duplexhohlringeinrichtung für den Gebrauch in einem erfindungsgemäßen Maschinenanlassgerät ist, und
- 7 ein höheres Flussdiagramm eines Verfahrens zum Anlassen einer Maschine in Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der Erfindung ist.
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Unter Bezugnahme auf die 1a bis 4b ist ein Kraftfahrzeug 50 gezeigt, das eine Maschine 10 hat, die eine Kraftübertragung 11 antreibt, die an der Maschine über ein Gehäuse 13 befestigt ist. Die Kraftübertragung 11 hat einen Ausgang, der in diesem Fall antreibend mit einer Vorderachse 12 verbunden ist, die zwei von vier Rädern „W“ des Kraftfahrzeugs 50 antreibt. Es ist jedoch klar, dass die Kraftübertragung 11 alle vier Räder des Kraftfahrzeugs 50 antreiben könnte, und/oder dass das Kraftfahrzeug 50 mehr oder weniger Straßenräder haben könnte.
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Bei dem gezeigten Beispiel ist das Kraftfahrzeug 50 ein paralleles elektrisches Hybridkraftfahrzeug, das nicht nur die Maschine 10, sondern auch einen elektrischen Zugmotor 15 hat, aber die Erfindung ist auch auf ein herkömmliches Stopp-Start-Kraftfahrzeug anwendbar. Eine Ausrückkupplung 16 ist zwischen einen Ausgang von der Maschine 10 und den Elektromotor 15 eingefügt. Eine Rotorwelle des Elektromotors 15 ist an einem Ende mit einem Teil der Ausrückkupplung 16 verbunden, und an einem entgegengesetzten Ende mit einem Eingang der Kraftübertragung 11. Es ist klar, dass ein Drehmomentwandler zwischen den Elektromotor 15 und die Kraftübertragung 11 eingefügt sein könnte, wenn die Kraftübertragung ein Drehmomentwandler-Automatikgetriebe ist.
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Ein Anlassgerät ist für die Maschine 10 in der Form eines Paars 12 Volt-Anlassermotoren M1, M2 vorgesehen, von welchen jeder in ein Anlassermotor-Hohlrad 8 eingerückt werden kann, das an einem Schwungrad 7 der Maschine 10 befestigt ist. Jeder Anlassermotor M1, M2 ist auf das Gehäuse 13 montiert, könnte alternativ aber auf die Maschine 10 montiert sein. Eine elektronische Steuervorrichtung 20 ist als Teil des Maschinenanlassgeräts vorgesehen, um den Betrieb der zwei Anlassermotoren M1, M2 zu steuern.
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Die Anlassermotoren M1, M2 sind des herkömmlichen Typs und jeder hat ein jeweiliges Ritzel 13P, 14P, das in das Hohlrad 8 eingerückt werden kann, um das Schwungrad 7 anzutreiben und dadurch die Maschine 10 anzulassen. Das U.S. Patent
2012/0 312 123 zeigt ein Beispiel eines derartigen Anlassermotors, aber viele andere Beispiele existieren.
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Das Schwungrad 7 ist an einer Kurbelwelle „C“ der Maschine 10 befestigt, die in diesem Fall ein Vierzylinder-, Viertakt-Dieselmotor 10, wie in den 4a und 4b gezeigt, ist.
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Die Maschine 10 hat vier Kolben P1, P2, P3, P4, von welchen jeder mit einer jeweiligen Verbindungsstange mit einem jeweiligen Kurbelzapfen C1, C2, C3, C4 der Kurbelwelle C verbunden ist. Die Einrichtung der Kurbelwelle C ist derart, dass, wenn die Kolben P2 und P3 an dem oberen Totpunkt (TDC) sind, die Kolben P1 und P4 an dem unteren Totpunkt (BDC) sind, wie in 4a gezeigt. Es ist klar, dass eine Kurbelwellendrehung von 180 Grad von der gezeigten Position die Kolben P2 und P3 zu dem unteren Totpunkt und die Kolben P1 und P4 zu dem oberen Totpunkt bewegt. In 4b ist der Kolben P1 in einer Position gezeigt, in der sich die Kurbelwelle C um einen Winkel θ von der oberen Totpunktposition bewegt hat, was den Kurbelzapfen C1 in die gezeigte Position platziert.
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Die elektronische Steuervorrichtung 20 ist nicht nur mit den zwei Anlassermotoren M1, M2, sondern auch mit einer von einem Benutzer gesteuerten Anlassereingabevorrichtung verbunden, wie zum Beispiel ein Schlüsselschalter 24, eine automatische Anlassvorrichtung, wie zum Beispiel ein Stopp-Start-Steuersystem 25, und mit einer Fahrer-Benutzeroberfläche 26, um Meldungen visuell oder akustisch einem Benutzer der Maschine 10 mitzuteilen.
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Das Stopp-Start-System 25 kann betrieben werden, um die Maschine 10 automatisch abzuschalten und die Kupplung 16 auszurücken, wenn der Elektromotor 15 verwendet wird, um die Kraftübertragung 11 anzutreiben. Die Stopp-Start-Steuervorrichtung 25 kann auch betrieben werden, um die Maschine 10 wieder anzulassen und die Kupplung 16 einzurücken, wenn die Maschine 10 zum Antreiben der Kraftübertragung 11 verwendet werden soll. Es ist klar, dass die Maschine 10 und der Elektromotor 15 bei Bedarf verwendet werden können, um die Kraftübertragung 11 gleichzeitig anzutreiben.
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Unter Bezugnahme auf 2c sind in einer schematischen Form die Lagen von den zwei Anlassermotoren M1, M2 gezeigt.
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Bei dem gezeigten Beispiel liegt ein erster Anlassermotor M1 der zwei Anlassermotoren M1, M 2 auf einer vertikalen Achse der Maschine 10, und ein zweiter Anlassermotor M2 der zwei Anlassermotoren M1, M2 ist zum Einrücken mit dem Hohlrad 8 in Bezug auf die Winkelposition des ersten Anlassermotors M1 an einem Winkel von im Wesentlichen 90 Grad, gemessen in die Drehrichtung des Hohlrads 8, positioniert. Eine zweite bevorzugte Position existiert bei 270 Grad. Es ist klar, dass beide dieser Positionen Abnutzungsmuster auf denselben Teilen des Hohlrads 8 um 180 Grad beabstandet erzeugen.
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Gemäß dem Stand der Technik ist gut bekannt, dass eine Vierzylinder-, Viertaktmaschine einen Arbeitstakt alle 180 Grad Kurbelwellendrehung hat. Jede Maschine hat eine natürliche Stoppposition, die durch das Rückfedern der Druckluft in dem Zylinder bestimmt wird, wo es den Kolben P1, P2, P3, P4 nicht gelingt, den oberen Totpunkt und den nächsten zündenden Zylinder zu überwinden, wo der jeweilige Kolben P1, P2, P3, P4 in Kompression ist und sich der Rückwärtsdrehung widersetzt, und auch die Phase und Größe irgendwelcher zyklischer Kräfte, die erforderlich sind, um Nockenwellen oder eine Kraftstoffpumpe der Maschine anzutreiben.
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Für einen theoretischen Fall, bei dem keine Nockenwellen- oder Kraftstoffpumpenkräfte bestehen und bei dem das Rückfedern und die Kompressionskräfte von im Wesentlichen gleicher Größe sind, liegt die natürliche Stoppposition einer Maschine mit zwei oder mehr Zylindern in etwa auf halbem Weg zwischen zwei Arbeitstakten. Für die Vierzylinder-, Viertaktmaschine 10 läge die natürliche Stoppposition daher etwa bei 90 Grad Kurbelwellendrehung vor dem oberen Totpunkt, wiederholt alle 180 Grad der Kurbeldrehung. Das ist der Grund dafür, dass die Ansammlung von Hohlradabnutzung, als Abnutzungsmuster bekannt, bei einem Anlassermotor in zwei Positionen auf einer Vierzylinder-, Viertaktmaschine um 180 Grad beabstandet konzentriert ist.
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In 2c sind die Abnutzungsmuster als Stellen W1a und W1b für den ersten Anlassermotor M1 und als Stellen W2a und W2b für den zweiten Anlassermotor M2 gezeigt. Es ist jedoch klar, dass sich jedes dieser Abnutzungsmuster umfänglich um das Hohlrad 8 über eine kurze Entfernung erstreckt, und dass die maximale Abnutzung an der ursprünglichen Eingriffsstelle der Ritzel 13P, 14P der Anlassermotoren M1, M2 in das Hohlrad 8 auftritt.
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Das Hohlrad 8 tendiert daher dazu, sich an den Stellen abzunutzen, an welchen die Anlassermotoren M1, M2 normalerweise ihren anfänglichen Eingriff in das Hohlrad 8 machen, während das Hohlrad 8 an anderen Stellen so gut wie neu bleibt, da dort nur eine geringe Anzahl von Maschinenanlassereignissen beginnt. Indem die zwei Anlassermotoren M1, M2 an einem Abstand von 90 Grad positioniert werden, werden die Abnutzungsmuster von den Anlassermotoren M1, M2 um die maximal mögliche Menge getrennt. Es ist klar, dass sich jedes Abnutzungsmuster in einen Uhrzeigersinn gesehen von der Stelle des anfänglichen Ritzeleingriffs 13P, 14P erstreckt.
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Es ist klar, dass, wenn der Anlassermotor M2 an einem Abstand von 180 Grad von dem Anlassermotor M1 positioniert würde, er denselben Teil des Hohlrads 8 abnutzen würde, weil sein Abnutzungsmuster mit den Abnutzungsstellen W1a und W1b übereinstimmen würde. Wenn der Anlassermotor M1 an einem Abstand von 180 Grad von dem Anlassermotor M2 positioniert würde, würde er ebenso denselben Teil des Hohlrads 8 abnutzen, weil sein Abnutzungsmuster mit den Abnutzungsstellen W2a und W2b übereinstimmen würde.
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Es ist klar, dass die Winkelpositionen der Anlassermotoren M1, M2 in Bezug auf den Kurbelwellenwinkel nicht wichtig sind. Es ist nur die Winkelbeziehung zwischen den Positionen der zwei Anlassermotoren M1, M2 von Bedeutung. Wenn der Anlassermotor M1 zum Beispiel um einen Winkel „Φ“ von der gezeigten Winkelposition in den Uhrzeigersinn bewegt wird, und vorausgesetzt, dass der zweite Anlassermotor M2 ebenfalls um einen Winkel „Φ“ von der gezeigten Position in den Uhrzeigersinn gedreht wird, würde dieselbe vorteilhafte Abnutzungsverteilung erzeugt.
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Das heißt, dass die Winkelausrichtung der zwei Anlassermotoren M1, M2 in Bezug zu der Kurbelwellenposition nicht wichtig ist, vorausgesetzt, dass der Winkelabstand zwischen den Anlassermotoren M1, M2 gleich gehalten wird.
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Unter Bezugnahme auf 3 sind in einer schematischen Form mögliche Lagen für die zwei Anlassermotoren M1, M2 basierend auf Experimentalarbeit unter Einsatz einer Vierzylinder-Dieselmaschine des oben erwähnten Typs gezeigt.
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In 3, wie das auch der Fall für 2c ist, wird der Anlassermotor M1 als eine Referenzstelle verwendet und vertikal oberhalb der Drehmitte des Hohlrads 8 positioniert. Wie oben ist klar, dass die Winkelpositionen der Anlassermotoren M1, M2 in Bezug auf den Kurbelwellenwinkel nicht wichtig sind. Es ist nur die Winkelbeziehung zwischen den Positionen der zwei Anlassermotoren M1, M2 von Bedeutung. Wenn der Anlassermotor M1 zum Beispiel um einen Winkel „Φ“ von der gezeigten Winkelposition in den Uhrzeigersinn bewegt wird, vorausgesetzt, dass der zweite Anlassermotor M2 ebenfalls um einen Winkel „Φ“ von der gezeigten Position in den Uhrzeigersinn gedreht wird, wird dieselbe vorteilhafte Abnutzungsverteilung erzeugt.
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Ausgehend von der Experimentalarbeit wurde bestimmt, dass ein Anlasser-Winkelabstand θ1 für den zweiten Anlassermotor M2 in die Drehrichtung des Hohlrads 8 von der Lage des ersten Anlassermotors M1 in einem ersten Bereich „R“ von 60 bis 120 Grad gemessen, in einer minimalen Überlagerung zwischen den Abnutzungsmustern resultieren würde, die von den zwei Anlassermotoren M1, M2 erzeugt werden. Die Positionen des zweiten Anlassermotors M2, wenn er an entgegengesetzten Enden dieses Bereichs positioniert ist, sind durch die Bezugszeichen M2a und M2b angezeigt. Es ist klar, dass, da die Maschine 10 eine Viertakt-, Vierzylindermaschine ist, entsprechende Abnutzungsmuster auch an 180 Grad zu den Montagepositionen der jeweiligen Anlassermotoren M1, M2 auftreten. Wenn daher der erste Anlassermotor M1 wie in 3 gezeigt positioniert ist, ergeben sich Abnutzungspositionen, die an denselben Positionen liegen wie W1a und W1b, die auf 2c gezeigt sind. In dem Fall des zweiten Anlassermotors M2, wenn er an der Position M2a montiert ist, befinden sich die zwei entsprechenden Abnutzungsstellen eine benachbart zu der Stelle M2a und die andere an 180 Grad benachbart zu der Stelle M2c. Ebenso befinden sich, wenn der zweite Anlassermotor M2 an der Position M2b montiert ist, die zwei entsprechenden Abnutzungsstellen eine benachbart zu der Stelle M2b und die andere an 180 Grad benachbart zu der Stelle M2d.
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Ein zweiter Bereich „R2“ für den Anlasser-Winkelabstand θ2, der ein Spiegelbild des ersten Bereichs „R“ ist, existiert zwischen 240 und 300 Grad, in die Richtung der Hohlraddrehung ausgehend von der Lage des ersten Anlassermotors M1 gemessen, aufgrund der sich wiederholenden 180°-Beschaffenheit der getesteten Maschine 10.
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Dieser zweite Bereich „R2“ resultiert ebenfalls in einer minimalen Überlagerung zwischen den Abnutzungsmustern, die von den zwei Anlassermotoren M1, M2 erzeugt werden. Die entgegengesetzten Enden dieses zweiten Bereichs „R2“ sind auf 3 durch die Bezugszeichen M2c und M2d angezeigt.
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Wie oben treten entsprechende Abnutzungsmuster an 180 Grad zu den Montagepositionen der jeweiligen Anlassermotoren M1, M2 auf.
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Wenn daher der erste Anlassermotor M1 wie in 3 gezeigt positioniert ist, ergeben sich Abnutzungspositionen, die an denselben Positionen liegen wie W1a und W1b, die auf 2c gezeigt sind. In dem Fall des zweiten Anlassermotors M2, wenn er an der Position M2c montiert ist, befinden sich die zwei entsprechenden Abnutzungspositionen, eine benachbart zu der Stelle M2c und die andere an 180 Grad benachbart zu der Stelle M2a. Wenn der zweite Anlassermotor M2 an der Position M2d montiert ist, befinden sich die zwei entsprechenden Abnutzungspositionen ebenso eine benachbart zu der Stelle M2d und die andere an 180 Grad benachbart zu der Stelle M2b.
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Zwei besonders vorteilhafte Anlassermotor-Winkelabstände (θ1, θ2) für die getestete Maschine wurden an 102 Grad in dem ersten Bereich „R“ und an 258 Grad in dem zweiten Bereich „R2“ gefunden, die beide in die Richtung der Hohlraddrehung von der Lage des ersten Anlassermotors M1 ausgehend gemessen wurden.
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Diese beiden Winkelabstände (θ1, θ2) erzeugten beide minimale Überlagerung zwischen den Abnutzungsmustern der zwei Anlassermotoren M1, M2. Es ist klar, dass diese Positionen wahrscheinlich von den idealisierten Abständen 90 und 270 Grad, auf die in Zusammenhang mit 2c hingewiesen wurde, aufgrund der Auswirkung der zusätzlichen zyklischen Kräfte abweichen werden, die auf die Maschine von den Nockenwellen und der Kraftstoffpumpe der Maschine 10 ausgeübt werden.
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Für den Fachmann ist klar, dass die Abnutzungsgröße und die Abnutzungslagen der Abnutzungsmuster von einer Anzahl von Faktoren abhängen, darunter die Anzahl der Maschinenzylinder, ob die Maschine eine Zweitakt-, Viertaktmaschine ist, und von spezifischen Baueinzelheiten der Maschine und des Anlassgeräts.
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Der Betrieb des Maschinen-Anlassgeräts ist wie folgt.
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Die elektronische Steuervorrichtung 10 aktiviert als Reaktion auf ein Maschinenanlassgerätsignal, das entweder von dem Benutzer des Kraftfahrzeugs 50, der den Zündschalter 24 verwendet, oder von dem Stopp-Start-System 25 erzeugt wird, einen der Anlassermotoren M1, M2 basierend auf einem Historie- und Fehlerlogbuch, das in einem Speicher der elektronischen Steuervorrichtung 10 gespeichert ist. Vorausgesetzt, die beiden Anlassermotoren M1, M2 sind in Betrieb, werden die Anlassermotoren M1, M2 in einer abwechselnden Abfolge mit Strom versorgt, so dass, wenn das letzte Anlassen unter Einsatz des Anlassermotors M1 erfolgte, das nächste Anlassen der Maschine unter Einsatz des Anlassermotors M2 ausgeführt wird und umgekehrt.
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Der Gebrauch einer abwechselnden Abfolge ist dadurch vorteilhaft, dass sie die Abnutzung auf den zwei Anlassermotoren M1, M2 verringert und ausgleicht. Das heißt, dass die Gesamtabnutzung, der jeder der Anlassermotoren M1, M2 ausgesetzt ist, gleich der Gesamtanzahl ausgeführter Maschinenanlassvorgänge, geteilt durch die Gesamtanzahl aktiver Anlassermotoren ist. In diesem Fall, bei dem zwei Anlassermotoren M1, M2 vorhanden sind, unterliegt daher jeder Anlassermotor M1, M2 der halben Abnutzung, der er unterläge, wenn nur ein Anlassermotor vorhanden wäre, vorausgesetzt, dass beide Anlassermotoren aktiv sind.
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Sollte die Maschinendrehzahl nach dem Aktivieren eines Anlassermotors M1, M2 nicht als zunehmend, sondern an null bleibend bestimmt werden, wird das als ein Hinweis verwendet, dass der jeweilige Anlassermotor M1, M2 versagt hat. Bei einem solchen Umstand deaktiviert die elektronische Steuervorrichtung 10 den jeweiligen Anlassermotor M1, M2, indem ein Fehlercode erzeugt wird, so dass bei zukünftigen Anlassvorgängen nur der andere Anlassermotor M1, M2 aktiv bleibt und zum Anlassen der Maschine 10 verwendet werden kann.
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Wenn ein Anlassermotor M1, M2 deaktiviert ist, gibt die elektronische Steuervorrichtung 10 auch eine Warnung über die Fahrer-Benutzeroberfläche 26 aus, die anzeigt, dass ein Anlassermotorversagen aufgetreten ist, und dass das Kraftfahrzeug 50 repariert werden muss.
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In dem Fall, dass beide Anlassermotoren M1, M2 versagen, gibt die elektronische Steuervorrichtung 10 eine Systemversagenswarnung über die Fahrer-Benutzeroberfläche 26 aus, die anzeigt, dass ein totales Anlassermotorversagen aufgetreten ist, und dass das Kraftfahrzeug 50 abgeschleppt werden muss. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die elektronische Steuervorrichtung 10 auch einen lokalen Abschlepp- oder Reparaturdienst kontaktieren und Einzelheiten der Art des Versagens und die GPS-Koordinaten des Kraftfahrzeugs 50 bereitstellen.
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Wenn das Kraftfahrzeug 50 ein paralleles Hybridmotorfahrzeug ist, wie das der Fall bei dem hier beschriebenen Beispiel ist, bestünde eine weitere Option darin, den Elektromotor 15 zu verwenden, um die Maschine 10 zu schleppstarten, wenn beide Anlassermotoren M1, M2 als defekt bestimmt werden.
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Ein weiterer Vorteil des abwechselnden Maschinenanlassens zwischen den zwei Anlassermotoren M1, M2 besteht darin, dass die Erhitzung jedes Anlassermotors M1, M2 verringert wird, weil die Anlasskraft geteilt wird. Wenn daher ein Bedarf an einer hohen Frequenz von Anlassvorgängen besteht, wie zum Beispiel bei einem Start-Stopp-Verkehr, wird die mittlere Temperatur jedes Anlassermotors M1, M2 verringert, weil weniger Erhitzen auftritt und weil jeder Anlassermotor M1, M2 eine längere Zeitspanne zum Auskühlen zwischen den Anlassvorgängen, für die er verwendet wird, hat.
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Obwohl die bevorzugte Option die des Gebrauchs der Anlassermotoren in einer abwechselnden Abfolge ist, gibt es andere Optionen, die verwendet werden könnten, um die gesteigerten Anlassermotor-Lebensdauervorteile der Erfindung zu erzielen.
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Ein Anlassermotor könnte zum Beispiel für eine vorbestimmte Anzahl von Anlassvorgängen verwendet werden, und dann könnte der andere Anlassermotor für dieselbe vorbestimmte Anzahl von Anlassvorgängen verwendet werden, und dann wird die Abfolge wiederholt.
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Als noch eine andere Alternative könnte ein Anlassermotor verwendet werden, bis eine vorausgesagte Lebenserwartung erreicht wurde, und dann wird der andere Anlassermotor verwendet.
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Auf jeden Fall wird vorgezogen, dass die Anzahl von Anlassvorgängen, die von einem jeweiligen Anlassermotor ausgeführt wird, im Wesentlichen dieselbe ist wie die Anzahl von Anlassvorgängen, die von irgendeinem anderen Anlassermotor ausgeführt wird, um die Abnutzung der beiden Anlassermotoren und des Hohlrads auszugleichen.
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Obwohl die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf eine Vierzylinder-, Viertaktmaschine beschrieben wurde, ist klar, dass sie auf Maschinen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zylindern angewandt werden könnte. In einem solchen Fall müssten jedoch die Winkelabstände der Anlassermotoren ausgewählt werden, um den Merkmalen der Maschine zu entsprechen. In dem Fall einer Sechszylindermaschine kann zum Beispiel ein Winkelabstand von 60 Grad an Stelle von 90 Grad besser geeignet sein, da sich der Arbeitstakt alle 120 Grad und nicht alle 180 Grad wiederholt.
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Wenn mehr als zwei Anlassermotoren verwendet werden, wäre ebenso ein unterschiedlicher Winkelabstand erforderlich. Bei einer Vierzylinder-, Viertaktmaschine ist ein Anlassermotor-Winkelabstand von 60 Grad theoretisch geeignet, wenn drei Anlassermotoren verwendet werden.
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Die praktische Anzahl von Anlassermotoren, die verwendet werden kann, hängt von der Umfangslänge des Abnutzungsmusters für jeden Anlassermotor und von dem Gesamtumfang des jeweiligen Hohlrads ab. Mehr als zwei Anlassermotoren, die ein einziges Hohlrad verwenden, erfordern daher einen relativ großen Hohlradumfang und können daher nur an größere Maschinen angewandt werden, wie zum Beispiel Nutzfahrzeug-Dieselmaschinen oder Seefahrt-Dieselmaschinen.
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Um dieses Größeneinschränkungsproblem zu überwinden, schlagen die Erfinder, wie in 5 und 6 gezeigt vor, zwei Hohlräder an Stelle eines zu verwenden.
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Unter Bezugnahme auf 5 ist eine erste Ausführungsform einer Duplexhohlradeinrichtung gezeigt, die ein erstes und ein zweites Hohlrad 48, 58 hat, von welchen jedes an einem Schwungrad 7, das an einem Ende einer Kurbelwelle C angebracht ist, befestigt ist.
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Das erste Hohlrad 48 hat zwei Anlassermotoren M102 mit sich verbunden, von welchen nur einer gezeigt ist. Jeder der Anlassermotoren M102 hat ein jeweiliges Ritzel 102P zum Eingreifen mit dem ersten Hohlrad 48. Der Winkelabstand der zwei Anlassermotoren M102 ist wie oben beschrieben ausgewählt, um die Überlagerung zwischen den Abnutzungsmustern, die von den zwei Anlassermotoren 102 erzeugt werden, zu minimieren. Wenn die Maschine, an der das Schwungrad 7 angebracht ist, daher eine Vierzylinder-, Viertaktmaschine ist, läge ein geeigneter Winkelabstand zwischen den zwei Anlassermotoren M102 in dem Bereich von 60 bis 120 Grad oder 240 bis 300 Grad, gemessen von einem der Anlassermotoren M102 zu dem anderen.
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Das zweite Hohlrad 58 hat zwei Anlassermotoren M101 mit sich verbunden, von welchen nur einer gezeigt ist. Jeder der Anlassermotoren M101 hat ein jeweiliges Ritzel 101P zum Eingreifen mit dem zweiten Hohlrad 58. Der Winkelabstand der zwei Anlassermotoren M101 ist wie oben beschrieben ausgewählt, um die Überlagerung zwischen den Abnutzungsmustern, die von den zwei Anlassermotoren M101 erzeugt werden, zu minimieren. Wenn die Maschine, an der das Schwungrad 7 angebracht ist, daher eine Vierzylinder-, Viertaktmaschine ist, läge ein geeigneter Winkelabstand zwischen den zwei Anlassermotoren M101 in dem Bereich von 60 bis 120 Grad oder 240 bis 300 Grad, gemessen von einem der Anlassermotoren M101 zu dem anderen.
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Die relativen Positionen der Anlassermotoren M101 zu den Anlassermotoren M102 sind außer von einem Gesichtspunkt der Unterbringung her nicht wichtig, es ist nur der Winkelabstand zwischen den zwei Anlassermotoren, der auf jedes Hohlrad 48, 58 einwirkt, von Bedeutung. Bei dem gezeigten Beispiel besteht eine Winkelverlagerung von 90 Grad zwischen den Anlassermotoren M101 und den Anlassermotoren M102, es ist jedoch klar, dass sie miteinander gefluchtet oder in Bezug aufeinander an irgendeinem anderen Winkel verschoben sein könnten.
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Ein Merkmal dieser Ausführungsform ist, dass die Anlassermotoren 102, die mit dem ersten Hohlrad 48 zusammenwirken, zu der Maschinenseite des Schwungrads 107 positioniert sind, und die Anlassermotoren 101, die mit dem zweiten Hohlrad 58 zusammenwirken, auf der entgegengesetzten Seite des Hohlrads 107 positioniert sind, was eine größere Anpassungsfähigkeit bei der Positionierung der zwei Sätze von Anlassermotoren M101, M102 erlaubt.
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Unter Bezugnahme auf 6 ist eine zweite Ausführungsform einer Duplexhohlradeinrichtung gezeigt, die ein erstes und ein zweites Hohlrad 68, 78 hat, von welchen jedes an einem Schwungrad 207, das an einem Ende einer Kurbelwelle C angebracht ist, befestigt ist.
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Das erste Hohlrad 68 hat zwei Anlassermotoren M202 mit sich verbunden, von welchen nur einer gezeigt ist. Jeder der Anlassermotoren M202 hat ein jeweiliges Ritzel 202P zum Eingreifen mit dem ersten Hohlrad 68. Der Winkelabstand der zwei Anlassermotoren M202 ist wie oben beschrieben ausgewählt, um die Überlagerung zwischen den Abnutzungsmustern, die von den zwei Anlassermotoren M202 erzeugt werden, zu minimieren. Wenn die Maschine, an der das Schwungrad 207 angebracht ist, daher eine Vierzylinder-, Viertaktmaschine ist, läge ein geeigneter Winkelabstand für die Anlassermotoren M202 in dem Bereich von 60 bis 120 Grad oder 240 bis 300 Grad, gemessen von einem der Anlassermotoren M102 zu dem anderen.
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Das zweite Hohlrad 78 hat zwei Anlassermotoren M201 mit sich verbunden, von welchen nur einer gezeigt ist. Jeder der Anlassermotoren M201 hat ein jeweiliges Ritzel 201P zum Eingreifen mit dem ersten Hohlrad 78. Der Winkelabstand der zwei Anlassermotoren M201 ist, wie oben beschrieben, ausgewählt, um die Überlagerung zwischen den Abnutzungsmustern, die von den zwei Anlassermotoren M201 erzeugt werden, zu minimieren. Wenn die Maschine, an der das Schwungrad 207 angebracht ist, daher eine Vierzylinder-, Viertaktmaschine ist, läge ein geeigneter Winkelabstand für die Anlassermotoren M201 in dem Bereich von 60 bis 120 Grad oder 240 bis 300 Grad, gemessen von einem der Anlassermotoren M201 zu dem anderen.
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Die relativen Positionen der Anlassermotoren M201 zu den Anlassermotoren M202 sind außer von einem Gesichtspunkt der Unterbringung her nicht wichtig, es ist nur der Winkelabstand zwischen den zwei Anlassermotoren, der auf jedes Hohlrad 68, 78 einwirkt, von Bedeutung. Bei dem gezeigten Beispiel besteht eine Drehverlagerung von 90 Grad zwischen den Anlassermotoren M201 und den Anlassermotoren M202. Es ist klar, dass sie an einem anderen Winkel positioniert sein könnten, aber bei dieser Ausführungsform schränkt die Tatsache, dass beide Sätze von Anlassermotoren M201, M202 auf derselben Seite des Schwungrads 207 positioniert sind, die Positionierung der jeweiligen Anlassermotoren M201, M202 ein.
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Obwohl das erste Hohlrad 68 einen anderen Durchmesser hat als das zweite Hohlrad 78, ist die Verzahnung zwischen den Anlassermotoren M202, M201 und den jeweiligen Hohlrädern 68, 78 gleich konfiguriert.
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Der Betrieb der zwei Ausführungsformen, die in den 5 und 6 gezeigt sind, ist weitgehend wie oben beschrieben, aber in diesem Fall bestehen zwei Sätze von Anlassermotoren M101, M102; M201, M202 an Stelle von nur einem Satz aus zwei Anlassermotoren M1, M2.
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Diese Einrichtung stellt mehrere alternative Betriebsarten bereit.
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Eine Betriebsart besteht darin, die zwei Anlassermotoren M102, M202 verbunden mit den ersten Hohlrädern 48, 68 zuerst auf die oben beschriebene Art zu verwenden, das heißt, in einer abwechselnden Abfolge, um dann, nachdem ihre erwartete Lebensdauer erreicht wurde, zu den zwei Anlassermotoren M101, M201, die zu dem zweiten Hohlrädern 58, 78 gehören, zu wechseln und sie auf die oben beschriebene Art zu betreiben, das heißt in einer abwechselnden Abfolge.
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Eine zweite Betriebsart ist umgekehrt zu der ersten, die die zweiten Hohlräder 58, 78 zuerst und dann die ersten Hohlräder 48, 68 verwendet.
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Eine dritte Betriebsart besteht darin, alle vier Anlassermotoren M101, M102, M201, M202 in einer abwechselnden Abfolge zu verwenden, wie zum Beispiel M101, M102, M210, M202, M101 usw. oder M101, M201, M102, M202, M101 usw.
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Ungeachtet der Betriebsart, die verwendet ist, besteht das Ziel darin, die Abnutzung zwischen den Anlassermotoren M101, M102 und M201, M202 auszugleichen und dadurch ihre Lebensdauer zu erhöhen und die Lebensdauer der entsprechenden Hohlräder 48, 58 und 68, 78 zu erhöhen.
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Als eine Alternative zum Gebrauch von zwei oder mehr Anlassermotoren in einer abwechselnden Abfolge, wie oben beschrieben, könnte ein einziger Anlassermotor verwendet werden, und mehr als eine Montageposition könnte für den Anlassermotor vorgesehen sein. In einem solchen Fall wird ein erster Anlassermotor verwendet, bis eine vorausgesagte betriebliche zuverlässige Betriebslebensdauer abgelaufen ist. Der Anlassermotor wird dann durch einen zweiten Anlassermotor ersetzt, der in der alternativen Position positioniert wird. Die Lebensdauer des Hohlrads wird durch Neupositionieren des Anlassermotors verlängert, und es ist relativ einfach, einen Anlassermotor zu ersetzen, während das Ersetzen eines Hohlrads zeitaufwändiger und daher kostspieliger ist. In dem Fall einer Vierzylinder-, Viertaktmaschine könnte der erste Anlassermotor wie in Bezug auf den ersten Anlassermotor M1, der in den 2c und 3 gezeigt ist, genannt, positioniert werden, und der Ersatzanlassermotor könnte wie in Bezug auf den zweiten Anlassermotor M2, der in den 2c und 3 gezeigt ist, genannt, positioniert werden.
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Ein Verfahren zum Erhöhen der Lebensdauer eines Anlasserhohlrads kann daher vorgesehen werden, indem ein erster Anlassermotor in einer ersten Position für eine vorbestimmte Anzahl von Maschinenanlassvorgängen montiert wird, und dann der Anlassermotor mit einem Ersatzanlassermotor ersetzt wird, der derart positioniert ist, dass er ein Abnutzungsmuster erzeugt, das minimal mit einem Abnutzungsmuster, das von dem ersten Anlassermotor erzeugt wird, überlagert ist.
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Es ist klar, dass es in Abhängigkeit von den Abnutzungsmustergrößen, die erzeugt werden, und dem Umfang des Hohlrads möglich ist, den Ersatzanlassermotor mit einem weiteren Ersatzanlassermotor zu ersetzen, der positioniert wird, um so weit wie möglich die Abnutzungsmuster, die von dem ersten Anlassermotor und dem Ersatzanlassermotor erzeugt werden, zu vermeiden.
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Als noch eine andere Alternative könnte ein erstes Paar Anlassermotoren in den jeweiligen ersten Positionen für eine vordefinierte Anzahl von Maschinenanlassvorgängen oder bis zu ihrem Versagen montiert werden. Das erste Paar Anlassermotoren könnte dann durch ein zweites Paar Anlassermotoren, die so positioniert werden, dass sie Abnutzungsmuster ergeben, die minimale Überlagerung mit Abnutzungsmustern haben, die von dem ersten Paar von Anlassermotoren erzeugt wurden, ersetzt werden.
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Unter Bezugnahme auf 7 ist eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Anlassen einer Maschine in Übereinstimmung mit der Erfindung gezeigt, die als Software in einer elektronischen Steuervorrichtung, wie zum Beispiel der elektronischen Steuervorrichtung 10, umgesetzt werden könnte.
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Das Verfahren beginnt an Box 110, an der eine Maschinenanlassanfrage entweder von dem Fahrer über den Zündschlüssel 24 oder durch ein Start-Stopp-System 25 erzeugt wird.
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Werte von „N“ und „E“ werden dann an Box 115 zum Beispiel aus einem Speicher in der elektronischen Steuervorrichtung 10 gelesen. In diesem Fall, der die erste Ausführung des Verfahrens ist, wird sowohl für „N“ als auch für „E“ der Wert null verwendet.
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Der Wert von „N“ wechselt zwischen 0 und 1 und wird verwendet, um zu bestimmen, welcher der Anlassermotoren M1, M2 zum Anlassen der Maschine 10 zu verwenden ist.
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Der Wert von „E“ ist eine Fehleranzeige, bei der E = 0, wenn keine Fehler erfasst wurden, E = 1, wenn ein Fehler erfasst wurde, und E = 2, wenn zwei Fehler erfasst wurden.
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Es ist klar, dass der Gebrauch von „N“ und „E“ nur beispielhaft vorgesehen ist und dass alternative Logik- und Prozesssteuermechanismen verwendet werden können, ohne den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen.
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Von Box 115 geht das Verfahren weiter zu Box 120, wo der Wert von „N“ in diesem Fall mit null verglichen wird. Es ist jedoch klar, dass andere Logik verwendet werden könnte.
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Wenn „N“ = 1, verlangt die Logik an Box 120, dass das Verfahren zu Box 122 weitergeht, weil N größer als null ist. Wenn „N“ = 0, verlangt die Logik an Box 120, dass das Verfahren zu Box 123 weitergeht, weil N nicht größer als null ist.
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Zuerst der Fall eines Resultats „Ja“ von Box 120. An Box 122 wird das Anlassen der Maschine 10 unter Einsatz des ersten Anlassermotors M1 versucht, und dann wird an Box 124 geprüft, ob die Maschine 10 angelassen wurde. Diese Prüfung könnte mit unterschiedlichen Mitteln verwirklicht werden, aber ein einfaches Mittel besteht darin, zu prüfen, ob die Maschine 10 oberhalb einer vorbestimmten Drehzahl dreht.
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Wenn die Maschine 10 erfolgreich angelassen wurde, geht das Verfahren weiter zu Box 126, an der geprüft wird, um zu bestätigen, ob der Zündschalter 24 auf einer „Aus“-Position steht. Wenn der Zündschalter 24 nicht auf „Aus“ steht, geht das Verfahren weiter zu Box 130 und, wenn der Zündschalter 24 auf „Aus“ steht, endet das Verfahren an 199, nachdem die aktuellen Werte von „N“ und „E“ an Box 180 gespeichert wurden.
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An Box 130 wird der aktuelle Wert der Fehleranzeige „E“ geprüft, indem ein dreifacher Test verwendet wird, um zu bestimmen, ob „E“ gleich null, gleich eins oder mehr als eins ist.
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Wenn der aktuelle Wert von „E“ null ist, zeigt das an, dass keine Fehler vorliegen, und das Verfahren geht weiter zu Box 132, wo der aktuelle Wert von „N“ um eins reduziert wird, so dass er nun null lautet. Dann geht das Verfahren zu Block 120 zurück.
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Wenn der aktuelle Wert von „E“ an Box 130 gleich eins ist, zeigt das an, dass zuvor ein Versagen des Anlassens der Maschine 10 aufgetreten ist, wobei der zweite Anlassermotor M2 verwendet wurde, so dass alle darauf folgenden Anlassvorgänge daher mit dem ersten Anlassermotor M1 gemacht werden müssen, bis der zweite Anlassermotor M2 ersetzt oder repariert wurde. In diesem Fall kehrt das Verfahren daher direkt von Box 130 zu Box 120 zurück, ohne durch die Box 132 zu laufen, und der aktuelle Wert von „N“ wird beibehalten.
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Wenn der erste Anlassermotor M1 ersetzt oder repariert wird, wird die Fehleranzeige auf null gestellt, indem zum Beispiel eine externe Vorrichtung verwendet wird, wie zum Beispiel ein Diagnoseanalysegerät, das an die elektronische Steuervorrichtung 10 angeschlossen wird.
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Wenn der aktuelle Wert von „E“ an Box 130 gleich zwei ist, zeigt das an, dass zuvor zwei Versagen des Anlassens der Maschine 10 aufgetreten sind, eines unter Einsatz jedes der zwei Anlassermotoren M1, M2. Das heißt, dass beide Anlassermotoren M1, M2 inaktiv sind und dass das Anlassen der Maschine 10 nicht möglich ist. In einem solchen Fall besteht die einzige Option darin, den Fahrer über diese Tatsache zu informieren. Das Verfahren geht daher von Box 130 zu Box 190 weiter, an der eine Systemversagensmeldung über die Fahrer-Benutzeroberfläche 26 bereitgestellt wird, und das Verfahren endet an Box 199.
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Unter erneuter Bezugnahme auf Box 124, wenn die Maschine 10 nicht angelassen wurde, indem der erste Anlassermotor M1 verwendet wurde, ist der erste Anlassermotor M1 nicht mehr aktiv und kein weiterer Gebrauch des ersten Anlassermotors M1 sollte erfolgen. Es ist jedoch klar, dass bei anderen Ausführungsformen mehr als ein Versagen des Anlassens erlaubt werden könnte, bevor der Anlassermotor M1 deaktiviert wird. Alternativ könnte der Anlassermotor M1 nur für den aktuellen Einschaltzyklus deaktiviert werden, und könnte dann bei dem nächsten Einschaltzyklus neu getestet und dauerhaft deaktiviert werden, wenn es ihm wieder nicht gelingt, die Maschine 10 anzulassen.
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Fortsetzend an Box 124 geht das Verfahren weiter zu Box 140, wo die Fehleranzeige „E“ um eins erhöht wird, und dann weiter zu Box 142, an der der Benutzer des Kraftfahrzeugs 50 gewarnt wird, dass ein Anlassermotorversagen aufgetreten ist, und dass eine Reparatur/ein Ersetzen erforderlich ist.
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Das Verfahren geht dann weiter von Box 142 zu Box 144, wo der Wert von „N“ um eins verringert wird, so dass er jetzt null lautet, und dann geht das Verfahren weiter zu Box 150, um zu prüfen, ob ein ausgeschalteter Zustand vorliegt. Wenn der Zündschlüssel 26 auf eine Aus-Position bewegt wurde, endet das Verfahren an Box 199, nachdem zuerst die aktuellen Werte von „N“ und „E“ gespeichert wurden.
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Obwohl das in 7 nicht spezifisch gezeigt ist, werden die aktuellen Werte von „N“ und „E“ bei jedem Ausschalterereignis gespeichert, bevor das Verfahren endet.
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Wenn das Ergebnis des Tests an Box 150 lautet, dass kein Ausschaltereignis aufgetreten ist, kehrt das Verfahren direkt von Box 150 zu Box 120 zurück.
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Wenn das Verfahren zu Box 120 über Box 132 oder Box 150 zurückkehrt, ist der Wert von „N“ immer null, so dass der nächste Zyklus immer den zweiten Anlassermotor M2 verwendet. Das ist darauf zurückzuführen, dass, wenn der Wert von „N“ gleich null ist, das Resultat des Tests an Box 120 ein Resultat „Nein“ ist.
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Wenn das Verfahren jedoch von Box 130 direkt zu Box 120 weitergeht, bleibt der Wert von „N“ eins, und der erste Anlassermotor M1 wird wieder verwendet. Das tritt nur auf, wenn die Fehleranzeige „E“ auf eins gestellt wurde, was anzeigt, dass bei einem vorhergehenden Anlassen der zweite Anlassermotor M2 die Maschine 10 nicht anlassen konnte, was darin resultiert, dass Box 141 ausgeführt wird.
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Auf diese Art wird abwechselnder Gebrauch der Anlassermotoren M1, M2 vorgesehen, bis der Anlassermotor M2 versagt, an welchem Zeitpunkt dann der Anlassermotor M1 für alle Anlassvorgänge verwendet wird, bis der deaktivierte Anlassermotor M2 ersetzt oder repariert wurde.
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Unter erneuter Bezugnahme auf Box 123 wird das Anlassen der Maschine 10 unter Einsatz des zweiten Anlassermotors M2 versucht, und dann wird an Box 125 geprüft, ob die Maschine 10 angelassen wurde.
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Wenn die Maschine 10 erfolgreich angelassen wurde, geht das Verfahren weiter zu Box 127, an der geprüft wird, um zu bestätigen, ob der Zündschalter 24 auf einer „Aus“-Position steht. Wenn der Zündschalter 24 nicht auf „Aus“ steht, geht das Verfahren weiter zu Box 131 und, wenn der Zündschalter 24 auf „Aus“ steht, endet das Verfahren an 199, nachdem die aktuellen Werte von „N“ und „E“ an Box 180 gespeichert wurden.
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An Box 131 wird der aktuelle Wert der Fehleranzeige „E“ geprüft, indem ein dreifacher Test verwendet wird, um zu bestimmen, ob „E“ gleich null, gleich eins oder mehr als eins ist.
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Wenn der aktuelle Wert von „E“ 0 ist, zeigt das an, dass keine Fehler vorliegen, und das Verfahren geht weiter zu Box 133, wo der aktuelle Wert von „N“ um eins erhöht wird, so dass er nun eins lautet. Dann geht das Verfahren zu Block 120 zurück.
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Wenn der aktuelle Wert von „E“ gleich eins ist, zeigt das an, dass zuvor ein Versagen des Anlassens der Maschine 10 unter Einsatz des ersten Anlassermotors M1 aufgetreten ist. Alle darauf folgenden Anlassvorgänge müssen daher mit dem zweiten Anlassermotor M2 erfolgen, bis der erste Anlassermotor M1 ersetzt oder repariert wurde. In diesem Fall kehrt das Verfahren daher direkt von Box 131 zu Box 120 zurück, ohne durch Box 133 zu laufen, und der aktuelle Wert von „N“ wird beibehalten.
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Wenn der erste Anlassermotor M1 ersetzt oder repariert wird, wird die Fehleranzeige „E“ auf null gestellt, indem zum Beispiel eine externe Vorrichtung verwendet wird, wie zum Beispiel ein Diagnoseanalysegerät, das an die elektronische Steuervorrichtung 10 angeschlossen wird.
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Wenn der aktuelle Wert von „E“ gleich zwei ist, zeigt das an, dass zuvor zwei Versagen des Anlassens der Maschine 10 aufgetreten sind, eines unter Einsatz jedes der zwei Anlassermotoren M1, M2. Das heißt, dass beide Anlassermotoren M1, M2 inaktiv sind, so dass das Anlassen der Maschine 10 nicht möglich ist. In einem solchen Fall besteht die einzige Option darin, den Fahrer über diese Tatsache zu informieren. Das Verfahren geht daher von Box 131 zu Box 190 weiter, an der eine Systemversagensmeldung über die Fahrer-Benutzeroberfläche 26 bereitgestellt wird, und das Verfahren endet an Box 199.
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Unter erneuter Bezugnahme auf Box 125, wenn das Anlassen der Maschine 10 versagt hat, ist der zweite Anlassermotor M2 nicht mehr aktiv, und es ist daher vorzuziehen, dass der zweite Anlassermotor M2 nicht mehr verwendet wird.
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Es ist klar, dass mehr als ein Versagen des Anlassens erlaubt werden könnte, bevor der Anlassermotor M2 deaktiviert wird. Bei noch einer anderen Alternative könnte der Anlassermotor M2 nur für den aktuellen Einschaltzyklus deaktiviert werden. Er könnte dann an dem nächsten Einschaltzyklus neu getestet und dauerhaft deaktiviert werden, wenn er die Maschine 10 wieder nicht anlassen kann.
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Fortsetzend an Box 125 geht das Verfahren weiter zu Box 141, wo die Fehleranzeige „E“ um eins erhöht wird, und dann weiter zu Box 143, an der der Benutzer des Kraftfahrzeugs 50 gewarnt wird, dass ein Anlassermotorversagen aufgetreten ist, und dass eine Reparatur/ein Ersetzen erforderlich ist.
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Das Verfahren geht dann weiter von Box 143 zu Box 145, wo der Wert von „N“ um eins erhöht wird, so dass er jetzt einen Wert von eins hat, und dann geht das Verfahren weiter zu Box 151, um zu prüfen, ob ein ausgeschalteter Zustand vorliegt. Wenn der Zündschlüssel 26 auf eine „Aus“-Position bewegt wurde, endet das Verfahren an Box 199, nachdem zuerst die aktuellen Werte von „N“ und „E“ gespeichert wurden.
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Wenn das Ergebnis des Tests an Box 151 lautet, dass kein Ausschaltereignis aufgetreten ist, kehrt das Verfahren direkt von Box 151 zu Box 120 zurück.
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Wenn das Verfahren zu Box 120 über Box 133 oder Box 151 zurückkehrt, ist der Wert von „N“ immer eins, so dass der nächste Zyklus immer den ersten Anlassermotor M1 verwendet. Das ist darauf zurückzuführen, dass, wenn der Wert von „N“ gleich eins ist, das Resultat des Tests an Box 120 ein Resultat „Ja“ ist.
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Wenn das Verfahren jedoch von Box 131 direkt zu Box 120 weitergeht, bleibt der Wert von „N“ null, und der zweite Anlassermotor M2 wird wieder verwendet. Das tritt nur auf, wenn die Fehleranzeige „E“ auf eins gestellt wurde, was anzeigt, dass bei einem vorhergehenden Anlassen der erste Anlassermotor M1 die Maschine 10 nicht anlassen konnte, was darin resultiert, dass Box 140 ausgeführt wird.
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Auf diese Art wird abwechselnder Gebrauch der Anlassermotoren M1, M2 vorgesehen, bis der Anlassermotor M1 versagt, an welchem Zeitpunkt dann der Anlassermotor M2 für alle Anlassvorgänge verwendet wird, bis der deaktivierte Anlassermotor M1 ersetzt oder repariert wurde.
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An den Boxen 130 und 131 ist eines der Resultate in beiden Fällen, dass direkt zu Box 190 weitergegangen wird. Dieses Ergebnis tritt nur auf, wenn beide Boxen 140 und 141 mindestens einmal durchlaufen wurden. Der erste Anlassermotor M1 konnte also die Maschine 10 nicht anlassen, und dann konnte der zweite Anlassermotor M2 die Maschine 10 nicht anlassen, oder der zweite Anlassermotor M2 konnte die Maschine 10 nicht anlassen, und dann konnte der erste Anlassermotor M1 die Maschine 10 nicht anlassen.
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Ein paralleles Hybridsystem, wie das in
1b gezeigte, erfordert, dass ein Dieselmaschinenanlasssystem mit einer hohen Zyklusdauerhaftigkeit die Maschine 10 wieder anlässt, wenn das Fahrzeug elektrisch angetrieben wird und die Anfrage des Fahrers die elektrische Fähigkeit überschreitet. Das „Schleppstarten“ einer Maschine, wie zum Beispiel der Maschine 10, ist bekannt, indem die Ausrückkupplung 16 teilweise geschlossen wird, so dass die Maschinendrehzahl mit dem Elektromotor 15 hochgeschleppt wird. Ein wesentlicher Anteil eines verfügbaren elektrischen Drehmoments muss als Reserve behalten werden, weil das Warmanlassdrehmoment einer Dieselmaschine 10 in dem Bereich von 175-200 Nm Spitze liegt und der Elektromotor fähig ist, ein Spitzendrehmoment von etwa 250 Nm zu erzeugen. Daher stehen nur 50-75 Nm an Drehmoment für das Antreiben des Kraftfahrzeugs 50 zur Verfügung, wenn der Elektromotor 15 verwendet wird, um die Maschine 10 anzulassen, und das ist ein unwirksamer Gebrauch des elektrischen Systems. Indem eine doppelte Anlassermotorenanordnung wie hier beschrieben verwendet wird, kann die volle Drehmomentkapazität des Elektromotors 15 während der Zeitspanne, in der die Maschine 10 angelassen wird, verwendet werden. Das ergibt eine Anzahl von Vorteilen, wie unten in Tabelle 1 ausgeführt. Tabelle 1
| „Doppelanlasser“ | „Schleppanlassen“ |
| Keine Unterbrechung des Antriebsstrangdrehmoments beim Übergang von elektrischer Leistung auf Dieselantrieb. | Unterbrechung des Antriebsstrangdrehmoments beim Übergang von elektrischer Leistung auf Dieselantrieb. |
| Vollständiges elektrisches Drehmoment ist für das Antreiben des Fahrzeugs verfügbar, was die Fähigkeit des Kraftstoffsparens maximiert. | Das elektrische Drehmoment, das für den Antrieb des Fahrzeugs verfügbar ist, ist eingeschränkt, wodurch die Fähigkeit des Kraftstoffsparens des Elektromotors stark beschränkt ist. |
| Schnellere Drosselreaktion. | Langsamere Drosselreaktion. |
| Weniger dauerhafte Ausrückkupplung aufgrund des minimalen Kupplungsschlupfs während der Synchronisation erforderlich | Eine dauerhaftere Ausrückkupplung ist aufgrund des Einsatzes der Kupplung für das Schleppanlassen erforderlich. |
| Sehr gut wiederholbare Wiederanlassqualität. | Ungleichmäßige Wiederanlassqualität aufgrund: |
| 1. variabler Elektromotordrehzahl aufgrund variierender Fahreranfrage, |
| 2. Variation des Kupplungseingriffs aufgrund von Abnutzung, Temperatur und Feuchtigkeit, und |
| 3. variable Fahrzeugmasse. |
| Redundanz, weil 2 Anlasser zum Anlassen der Maschine vorgesehen sind. | Keine Redundanz, wenn der Elektromotor versagt. Ein Schleppanlassen der Maschine ist dann nicht möglich. |
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Zusammenfassend haben die Erfinder festgestellt, dass bei einer herkömmlichen Anordnung aus einem einzelnen Anlassermotor und Hohlrad die Abnutzung des Hohlrads in kleinen Bereichen des Hohlrads auftritt, und dass große Teile des Hohlrads im Wesentlichen nicht abgenutzt werden. Indem daher mindestens zwei beabstandete Lagen für einen Anlassermotor verwendet werden, kann die Lebensdauer des Hohlrads erhöht werden. Indem mehr als ein Anlassermotor verwendet wird, kann die Lebensdauer jedes Anlassermotors außerdem erhöht werden, wenn sich die Anlassermotoren die Last des Anlassens einer Maschine teilen, indem die Maschinenanlassvorgänge auf die verschiedenen Anlassermotoren verteilt werden.
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Der Fachmann versteht, dass die Erfindung zwar beispielhaft unter Bezugnahme auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, aber nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, und dass alternative Ausführungsformen ohne Abweichen von dem Geltungsbereich der Erfindung, wie er von den anliegenden Ansprüchen definiert ist, umgesetzt werden könnten.
